电力配电网单相接地故障选线方法

丁灵卫 高仙

摘要：在电力配电网中，单相接地故障会在一定程度上限制供电可靠性以及自动化水平的实现。这就要求相关工作人员提高对选线环节的重视，选择应用多种科学的选线方法以从根本上降低单相接地故障的发生风险。本文就针对电力配电网单相接地故障选线的方法进行探讨，以供相关的工作人员参考借鉴。

关键词：电力配电网;单相接地故障;选线方法

1电力配电网单相接地故障选线方法

根据应用需求不同，配电网所选择的接线方式也有着诸多差异。在单相接地故障频繁出现的情况下，作为专业人员应根据实际情况，能够选择科学合理的选线方式，主要的选线方式有以下几种：

1.1信号输入法

配电系统出现故障时，传感器空闲时电压输出为0，以这一特性为基础，很容易得出信号的流动方向即为故障线方向，在途径大地接触点后即可返回，从而准确定位故障位置。为尽量消除信号的干扰作用，应选择科学频率完成信号传输任务，建议在初期选择具有便携优势的装置帮助探测信号。自动化电路可以应用在信号的集中处理环节，并需要以传感器装置作为信号的传输出入口。

1.2残流增量法

残流增量选线的方法主要是通过自动调谐消弧线圈对补偿度改变时各出线零序电流变化情况进行线路选择，进而确定故障线路，如果接地故障持续了很长时间，已经明显大于阈值，就是一种永久性的接地故障。這时对于金属性接地故障而言，电流变化只是表现在故障线路中的。若是有一定过渡电阻的故障，每一条出现零序电流都会发生变化，故障线路的变化是最大的，也就能够判断出故障线路。当前大部分的自动调谐的消弧线圈都能够进行残流增量选线，消弧线圈会受到带负荷调谐的限制，因此故障点残留的电流量也不会发生太大的变化。消弧线圈调谐方式存在差异，残留改变的时间也不同，一般在几秒到几分钟。为了防止消弧线圈受到带负荷调谐的影响，需要将消弧线圈并联，或者与电阻串联。

1.3中电阻法

如果发生瞬时性接地故障的时候，不投入电阻;如果接地故障是永久性的，投入电阻就要推迟一段时间，有功电流在这个电阻产生仅通过故障电路，可以根据这个原理实现选线。但是需要特别关注的是，电流变化在金属性接地故障的时候仅仅表现为线路零性序电流变化，如果过度电阻存在于故障点，虽然电流在各个出线零序都有表现，但是故障线路还是最大。不同的电压等级，不同的厂家都会选择不同的电阻，阻值也不会相同，所以他们产生的电流也不会相同，所以在选线结束的时候需要立即切除电阻。从根本来说，增量残留法和中电阻法基本是相同的选线方法，它们主要的区别是前者的附加电流远远小于中电阻法产生的电流，在某种方面，系统中点性接电方式已经被改变了。

1.4稳态零序电流幅值比较法

小电流接地管理问题发生后，问题线路的平衡稳态零序电流等于所有安全线路对地的总电容电流。电容量零序电流在平衡状态下的零序电流幅值比有问题的线路相对较低。通过比较各条线路的平衡零序电流，可以方便的将故障线路与安全线路分开。虽然这种方法简单，结构也容易进行制造，但由于系统管理和结构问题而受到了比较大的约束，而且这种做法对谐振接地管理系统是没有很明显的效果的。稳态零序电流幅值比较法的管理系统发生单相接地问题，问题线路和安全线路上的零序电流方向会发生变化：对于问题线路，零序电流通过线路流向母线;对于安全的线路，零序电流通过母线流向线路，这就是所谓的零序功率做法。这一原理也可作为生产设计选线的依据。但当线路短路、高阻接地、线路故障区靠近变压器时，零序电压和零序电流的幅值会很小。因此，谐振接地管理系统群的相位识别比较困难，稳态零序电流幅值比较法不适用。群幅值比较法结合了前两种方法的优点，对每条线路的平衡零序电流幅值进行比较，找出一些幅值较高的线路，逐一比较这些线路的零序电流，将同一线路中不同相位的线路屏蔽成有问题的线路。然而，这种方法并不能完全解决消弧线圈管理系统的接地失效问题。工频零序电流有功分量法。这是一种理想的零序电流平衡方法，主要是根据有功功率结构的稳态零序电流来判断故障是否发生。当线路发生故障时，会产生零序电流，使有功功率高于安全线。两者都具有有功功率的极性特点，突出了相反的性质。根据这一原理，可以采用工频零序电流有功分量法形成零序电流。该方法突破了以往谐振接地管理系统成本低、选线不正确的问题，即相应的灵敏度和精度下降，可以大大提高谐波抑制效果。这是一种确定管理系统产生的谐波的方法。一般来说，有两种情况：从故障线路的平衡零序电流中提取五次谐波分量，其幅值高于安全零序电流。基于这一原理的选线方法又称五次谐波法。为了获得问题振幅的最大和，将3、5和7阶谐波分量加到平方和上。这些方法都会消除消弧线圈的影响，但在检测中仍存在灵敏度低、选线精度差等问题。

2不同选线法的性能对比

2.1选线便利性对比

需考虑选线装置安装的空间，同时安装施工的复杂程度、售后工作的便利程度等等方面的因素都会对其造成一定的影响。暂态法以及残流增量法需要的设备为核心单元，无需较大的安装空间;而注入法则需要增加信号发生设备，因而需要较大的空间;中电阻法需要在系统中性点，也即高压室内加设中电阻，因而需要最大的系统空间。同时暂态法与残流增量法选线仅仅需要接入零序电压与电流，可实现带电条件下进行一次施工，较为简单，因而可以优先使用;而中电阻法则由于需要安装中电阻，需要在停电情况下进行。

2.2选线可靠性对比

检测方法的可靠性直接决定着其利用信息总量，相比之下，利用信息量与可靠性成正比，可以说可靠性越高，利用的信息量就越大，而在相同的时间之内，也利用了更大的信号幅值。在另一方面，随着信号利用时间的延长，就会出现重复选线的方式，可靠性也会有所提高。在故障情况下，零序电流在暂态分量上与稳态分量相比较高，部分情况下差距可以达到百安培级。但是注入信号法以及残流增量法与中电阻法也可以实现重复选线，因而对于接地故障来说，其可靠性均较高。但是在弧光接地故障以及间歇性接地故障方面，稳态选线的可靠性会受到影响，尤其是在较高阻的接地故障方面，各方法选线的可靠性都出现了明显下降。

2.3选线安全性对比

其主要在两个方面得到体现，一方面是装置自身的安全性，在设备的运行当中，也体现在本装置在运行时不会对其他设备造成损害。在主动式选线方法当中，一方面其自身具有核心单元，同时还需要安装专用设备，并与其他设备相配合，举例来说，信号注入设备以及消弧圈并联的中电阻、与消弧线圈的补偿度等等。由于设备数量的增加，也容易产生更多的系统安全隐患。但被动式的暂态选线法仅仅将故障暂态电压电流作为信号，对于系统的运行状并没有影响，因而安全性较高。

3结束语

由于不同电力系统所产生的线路故障原理存在着诸多不同，因此在选择应用选线方式时应根据实际情况选择适合方法。需要注意的是无论是任何一种选线方式，都应当确保电流在传输时的稳定性，也只有这样才能够确保信号和极性统一完全，以此为配电网的后续完善与优化奠定坚实的基础。

参考文献

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